微生物选育技术在生物燃料乙醇生产中的应用

随着全球性能源危机、粮食危机和环境危机的到来,燃料乙醇作为汽油的替代品日益受到关注.应用微生物发酵技术将甘蔗、玉米、木薯和纤维类废弃物等转化为燃料乙醇,已成为解决世界能源危机的一条理想途径.通过对环境中各种微生物进行筛选分离和育种,可以得到转化能力较强的高效菌株,将这些高效菌株应用于燃料乙醇生产中,能够有效提高燃料乙醇的生产效率.文章对微生物选育技术在燃料乙醇生产中的应用进行了总结与展望.     

浅析中国燃料乙醇的生产状况

随着世界石油资源的日益枯竭和石油价格的飞涨,发展可再生能源已成为世界各国经济发展的重要战略.目前中国在燃料乙醇生产方面具有较大的发展,从经济学角度对当前国内外的燃料乙醇生产进行对比,分析目前中国乙醇生产的不足.     

纤维素乙醇燃料的研究及应用进展

介绍纤维素乙醇燃料的优点,目前存在的问题,研究进展和应用前景.     

中国燃料乙醇产业发展

进入２１世纪，我国经济和社会可持续发展所面临的能源、环境、农业等问题将更加突出。《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》中明确指出，要通过加工转化、扩大出口等多种方式，解决粮食等农产品阶段性供过于求问题；要开发燃料乙醇等石油替代产品，采取措施节约石油消耗。借鉴国外经验，推广使用乙醇汽油便是国家着力缓解能源、农业、环境问题的一项战略性举措。乙醇作为发动机燃料始于２０世纪３０年代。所谓燃料乙醇是指对浓度为９５％左右的乙醇经进一步脱水，再加上适量变性剂使之成为水份小于０．８％，且不可食用的无水乙醇。７…     

生物质生产燃料乙醇技术的研究

介绍国内外以及上海的生物质生产燃料乙醇技术应用和发展现状,概述了燃料乙醇生产的生物质原料和生产方法,并分析了生产技术存在的主要问题。最后,提出了上海未来生物质燃料乙醇生产的发展方向。     

燃料乙醇生命周期影响评价

建立了中国燃料乙醇生命周期影响评价模型,并以木薯燃料乙醇为例,对中国燃料乙醇进行了生命周期影响评价。结果表明：在木薯燃料乙醇生命周期过程中,“燃烧／车辆使用”产生的环境影响最大,占整个生命周期的51．82％;其次为“燃料生产”单元,占41．32％;“原料生产”单元仅占6．86％。随着木薯燃料乙醇在汽油中混合比例的增加,其生命周期环境影响总水平值降低。与汽油比较,木薯乙醇产生的环境影响较小。     

我国生物质燃料乙醇示范工程的全生命周期评价

目前,我国甜高粱、木薯等"非粮"燃料乙醇正处于规模化推广的前期论证阶段,亟需对其进行全面深入的可行性分析.文章基于生命周期评价原理,结合国内4家燃料乙醇生产企业的示范工程,对其全生命周期过程的能源消耗、环境影响和经济成本提供定量的评价结果,为评价、对比"非粮"乙醇和"粮食基"乙醇提供科学、权威的数据,填补了这一方面国内研究领域的空白.评价结果表明,发展甜高粱和木薯等非粮乙醇是可行的,与玉米乙醇相比具有较强的优势.     

我国燃料乙醇发展现状和趋势分析

原油价格高企和日益严重的环境污染问题,使得人们越来越关注燃料乙醇等清洁环保的可再生能源。我国2001年开始发展燃料乙醇,已成为第三大燃料乙醇生产国,但我国目前以玉米和小麦等粮食为原料生产燃料乙醇,成本较高且影响国家粮食安全。本文从产业政策和经济效益角度分析了我国燃料乙醇发展趋势和原料路线选择,燃料乙醇的发展应立足于中国国情,走以非粮作物如木薯和纤维素为原料的生产路线。以木薯为原料生产燃料乙醇,技术成熟,经济效益良好。以纤维素为原料生产燃料乙醇,具有广阔的发展前景,是未来燃料乙醇的发展趋势,但目前技术不成熟,生产燃料乙醇成本较高。     

中国甘蔗燃料乙醇生产的技术、经济和环境可行性分析

我国甘蔗燃料乙醇产业的发展是以2001年国家基于石油替代战略而启动“变性燃料乙醇”和“车用燃料乙醇”计划为背景发展起来的。目前燃料乙醇发展的突出障碍是生产成本较高,因此,需要国家的大量补贴。文中借鉴巴西利用甘蔗发展低成本燃料乙醇的经验,对中国甘蔗燃料乙醇生产的技术成熟度、市场竞争力和环境影响进行了分析,并得出：中国用甘蔗生产燃料乙醇在工艺和设备上不存在根本性、长期性的障碍;在目前的燃料乙醇和食糖价格下,甘蔗燃料乙醇的生产具有相对优势;甘蔗燃料乙醇生产中对环境的负面影响在现有的环保技术条件下可以得到克服,并且还将促进温室气体减排。     

生产燃料乙醇的主要原料及经济性分析

目前,国际上制造燃料乙醇的原料分为三种:玉米、小麦等粮食作物;红薯、木薯、甜高梁等非粮作物;农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的废弃物,统称为纤维素类原料.其中,技术最成熟的是以玉米、小麦和甘蔗为原料生产燃料乙醇,巴西和美国已经有大规模的制造基地.     

中国太阳能资源评估及其利用效率研究进展与展望

围绕太阳能资源分布特征、资源潜力评估和太阳能利用效率的研究,从中国太阳能资源估算及其分布特征、中国太阳能资源潜力评估、太阳能利用方式及其太阳能利用效率研究、光伏发电效率评估、气候变化因子对光伏发电效率的影响等方面,归纳凝练了太阳能资源评估及其利用效率研究的主要成果。结合相关研究的国际前沿、热点问题和社会经济发展需求,剖析了研究中存在的不足和问题;提出加强气候变化背景下太阳能高辐射区光能资源变化新特征研究、深化太阳能高辐射区太阳能发电效率评估研究、深入开展气候变化因子对光伏发电效率的影响及其机制的研究、细化光能开发潜力评估、进一步完善光伏发电效率预测系统、推动绿色低碳社会经济发展等中国未来太阳能资源评估及利用研究需要重点关注的方向。     

甜高梁茎秆固态发酵制取燃料乙醇过程分析与中试研究

研究了甜高粱秆固态发酵生产燃料乙醇过程工艺参数的变化规律及相关性,并以此为基础进行了5m~3转鼓式固态发酵反应器中试试验.结果表明:糖份的快速消耗伴随着乙醇的大量产生,酵母分泌相关酶类使非还原糖向还原糖转化;发酵过程pH下降,对乙醇产生无明显抑制;搅拌可以改善传质、传热,有利于菌体的生长和发酵的进行.中试结果表明40～44h内可完成发酵.直接固态发酵与蒸馏后获得30%～40%的粗醇溶液,平均13.5～15.5kg甜高粱秆产1kg(99.5%)无水乙醇,糟渣粗蛋白含量6.94%(干基),可替代"黄储"饲料.糖利用率最高97.50%,乙醇实际收率最高94.48%.     

微波辅助合成纳米SnO2及其在乙醇电催化中的应用

以水合氯化亚锡、乙二醇和水为原料,常压下经微波加热制备了粒径均匀的纳米SnO2颗粒,并将其应用到催化剂Pt-SnO2/C中。通过XRD和TEM对制备的SnO2颗粒和催化剂的微观结构进行表征,结果表明,微波辅助合成的SnO2为四方晶相,大小约为2.0nm,粒径均一。循环伏安和计时电流测试表明Pt-SnO2/C比商业化催化剂具有更高的乙醇催化氧化活性。     

纤维素水解发酵制燃料乙醇的过程模拟及火用分析

通过Aspen Plus模拟纤维素制水解发酵制取燃料乙醇工艺的仿真模型并计算全流程数据。对系统进行分析,计算主要单元的流、损失和效率。研究结果表明:计算获得工艺的物流和能流数据,可作为生命周期评价的基础;当进口秸秆原料参考江苏省内玉米秸秆收集资源量年输入242万t时,原料利用率达到23.10%,因此该工艺具有工程实践的潜力;粗馏塔的损失占系统41.61%为最大,因为该单元中流量存在较大变化;系统损失分布中粗馏塔和其他部件损失占比较高,因此为优化系统能量结构,水循环、热循环、锅炉燃烧系统还需优化调整。     

柳枝稷鲜样及干样的稀酸预处理及乙醇发酵研究

为了比较柳枝稷的鲜样品与干样品生产乙醇的差异,首先对柳枝稷鲜样品和干样品进行稀酸水解研究,接着用本实验室酵母菌种Y7对两种原料的稀酸水解糖液进行未脱毒的乙醇发酵.研究结果表明:柳枝稷鲜样品稀酸水解的纤维素和半纤维素转化率、还原糖得率和水解液的乙醇产率都明显优于风干样品.该研究为柳枝稷的充分利用生产乙醇提供了新的有效途径.     

一株酵母菌高温驯化与同步糖化发酵研究

对实验室筛选出的一株耐高温酵母菌Y8(Candida maltosa)进行高温驯化,对驯化后菌株的高温产乙醇特性及同步糖化发酵进行研究。结果表明,与原菌株Y8相比,经驯化的菌株Y8-5(Candida maltosa)在高温条件下的生长发酵能力得到进一步提高。在46℃,4%葡萄糖情况下,其发酵性能均能接近正常发酵温度(30℃)下酵母的发酵水平。46℃、以3%(w/v)玉米秸秆、30PFU/g酶,用该菌株进行同步糖化和发酵,得到13.93g/L的乙醇,达到理论产率的88.2%。菌株Y8-5显示了较好的耐高温性能和乙醇发酵特性,为同步糖化发酵技术生产燃料乙醇提供了高温菌种的应用基础。     

固定化运动发酵单胞菌乙醇发酵研究

以运动发酵单胞菌(zymomonas mobilis 10225)为菌种。以葡萄糖为底物进行乙醇发酵。对不同底物浓度[5％，7．5％。10％(W／V)]、不同温度(25℃,30℃，35℃)条件下，游离细胞和固定化细胞乙醇发酵的特性进行研究。实验结果表明。葡萄糖浓度为5％。25℃时可达到最大的乙醇产率0．50g乙醇／g葡萄糖。以海藻酸钙为包埋介质，对Zymomonas mobilis进行固定化。在10％葡萄糖培养基中多批次半连续发酵，可在8h内使乙醇产率系数达到0．50。短的发酵周期和高的乙醇产率为后续的葡萄糖和木糖两步乙醇发酵提供理想的实验数据。     

中国沿海风电施工窗口期及功效分析

海上风电建设施工难度大、风险高,成本极难控制,其中工期是最大的可变成本。适应平价上网时代海上风电降本增效要求,本研究基于实测数据比较ERA5、CCMPv2、NCEP这3种再分析风场在中国近海的质量,并对SWAN模式进行适应性修正,在此基础上根据25 a(1996—2020年)逐小时风浪数值后报数据对山东半岛南至广西海上风电桩基施工和风电机组安装窗口期及功效的时空分布进行评估,并结合关键海域具体风电场进行讨论。结果表明：ERA5数据的质量最优;修正SWAN模式后报波浪要素的准确性得到提升;可施工桩基及安装风电机组数据在研究海域具有显著的时空变化特征。     

酵母菌复合培养物对木质纤维素稀酸水解液原位脱毒乙醇发酵

为了解决木质纤维素稀酸水解产物中发酵抑制剂对微生物的抑制作用以及木糖的乙醇发酵问题,该研究用本实验室开发的能高效代谢葡萄糖产乙醇并代谢糠醛和5-羟甲基糠醛的2株酵母菌种Saccharomyces cerevisiae Y5和Ismtchenkia/orientalis Y4分别与Pichia.stipitis CBS6054组成2个复合菌种,用复合菌种对木质纤维素稀酸水解产物进行原位脱毒乙醇发酵.结果证明,复合菌种S.cerevisiae Y5,P.stipitis CBS6054显示出了很好的代谢稀酸水解液中的葡萄糖和木糖产乙醇并快速代谢糠醛和5-羟甲基糠醛的能力,乙醇产率为0.43g/g(达到理论值的85.1%).该复合培养物可作为木质纤维索稀酸水解产物不需任何脱毒处理直接进行乙醇发酵的复合菌种.     

NaBH4的制备现状及其在燃料电池氢源中的应用前景

对目前NaBH4合成制备工艺做了详细的描述,根据制备过程的特点将其归纳分为9类,阐述了各自的优缺点以及需要解决的问题.从经济、能效以及现实技术水平等权衡考虑,指出电解法是NaBH4制备工艺中可行的低成本方法,其在燃料电池氢源中有很好的应用前景,是燃料电池氢源的理想选择.